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2022 年度 実施状況報告書

流体潤滑下でのマイクロディンプル間相互作用の解明と超高性能流体軸受設計への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K03842
研究機関関東学院大学

研究代表者

宮永 宜典  関東学院大学, 理工学部, 教授 (00547060)

研究分担者 富岡 淳  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40217526)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード流体潤滑 / 流体軸受 / ディンプル
研究実績の概要

本研究では,マイクロディンプル周りの潤滑油流れ,流体潤滑特性に及ぼすディンプル同士のばらつきや相互作用の影響を明らかにし,これまでにない低摩擦・高負荷容量・高剛性を有する流体軸受の実現に向けた基礎から応用までの研究を行う.そのために,PIV法やCFD解析といった流体工学分野の手法をも取り入れながら,流体潤滑問題としてのテクスチャ表面の決定論的・統計論的な新しいモデリング,テクスチャを有する流体軸受油膜の静・動特性評価,テクスチャの最適化による,低摩擦,高負荷容量,高動剛性な流体軸受の開発.などに取組む.このことは,単に理想的なモデルで油膜力や剛性の大きなテクスチャ表面の一例を提示するだけではなく,個々のディンプルにおける流体潤滑特性のばらつきや相互作用を考慮した理論を構築し,それを流体軸受設計に応用することを意味し,産業応用を一層拡大し,持続可能社会に貢献することができる.
これまでに、マイクロディンプルが施された軸受、やや開口径が大きめのディンプル(便宜上、マクロディンプルと呼ぶ)が施された軸受を対象として、摩擦トルク、負荷容量、キャビテーションの観察を行うとともに、CFDによる流体シミュレーション、一般にJFOモデルと呼ばれる手法による潤滑解析を行った。
今後は、実験・解析の両面での精度の向上を図るとともに、流体シミュレーションによる渦の可視化に取り組む。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

年度は,研究期間(3年間)の前半2/3までに予定していた,ディンプル部でのキャビテーション現象の観察および流れ解析をおこなうことができた.

今後の研究の推進方策

本年度は,研究期間の最終年ということで,ディンプル軸受の油膜特性に注目して,実験と解析の両面から検討を進める.

次年度使用額が生じた理由

試験片の設計・工作費用が当初予定よりも抑えられたため

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 油膜厚さ一定下および荷重一定下での実験によるディンプルを有するシール型スラスト軸受の潤滑特性の検討2022

    • 著者名/発表者名
      三和 怜央、宮永 宜典、辻森 淳、富岡 淳
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 57 ページ: 621~636

    • DOI

      10.14953/jjsde.2022.2967

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effects of Diameter and Depth of Dimples on Lubrication Characteristics of Seal-type Thrust Bearings2023

    • 著者名/発表者名
      Reo Miwa, Norifumi Miyanaga, Atsushi, Tsujimori, Jun Tomioka
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
    • 国際学会
  • [学会発表] 実験と数値解析との比較によるスラスト軸受のディンプル部で生じるキャビテーション圧 力の推定2023

    • 著者名/発表者名
      石井亮太, 三和怜央, 宮永宜典, 富岡 淳
    • 学会等名
      日本設計工学会

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公開日: 2023-12-25  

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